p O professor Timothy Noël e ​​colegas de trabalho do grupo de Química de Fluxo do Instituto Van 't Hoff de Ciências Moleculares da Universidade de Amsterdã desenvolveram um minirreator autônomo totalmente operacional movido a energia solar que oferece potencial para a produção de produtos químicos finos em locais remotos na terra, e possivelmente até mesmo em Marte. Em um artigo publicado por ChemSusChem , a equipe apresenta seu exclusivo, sistema fotoquímico totalmente fora da rede. p O novo sistema, que é capaz de sintetizar drogas e outros produtos químicos em volumes economicamente relevantes, “brilha em ambientes isolados e permite a descentralização da produção de química fina, "de acordo com o professor Noël." A mini-planta é baseada no conceito de fotoquímica, usando a luz solar para 'alimentar' diretamente a síntese química. Nós empregamos um fotocatalisador, uma espécie química que conduz a síntese quando iluminada, "Noël continua." Normalmente LEDs poderosos ou outro equipamento de iluminação são usados ​​para a iluminação, mas escolhemos usar a luz solar. Para iniciantes, isso torna a síntese totalmente sustentável. Mas também permite a operação autônoma em locais remotos. Nosso sonho é ver nosso sistema usado em uma base na Lua ou em Marte, onde sistemas autossustentáveis ​​são necessários para fornecer energia, alimentos e remédios. Nossa mini-planta pode contribuir para isso de forma totalmente autônoma, forma independente. "

p Um reator de fluxo movido a energia solar

p O desenvolvimento da mini-planta começou há cerca de cinco anos, quando o grupo de pesquisa Noël - na época baseado na Universidade de Tecnologia de Eindhoven - desenvolveu um "concentrador solar". Esta é essencialmente uma folha de plástico transparente com canais do tamanho de um micrômetro em que ocorre a síntese química. Ao adicionar corantes dedicados, os pesquisadores desenvolveram o plástico em um guia solar e conversor luminescente. Ele captura a luz do sol e a direciona para os canais, enquanto converte uma parte substancial da luz em fótons vermelhos que conduzem a conversão química.

p A próxima etapa foi transformar o concentrador em um reator de fluxo totalmente operacional. "Isso significa que bombeamos uma mistura de reação de materiais de partida e fotocatalisador através dos canais iluminados pelo sol, "diz Noël." A conversão química desejada ocorre nesses canais para que eles sejam, na verdade, nossa alternativa aos frascos ou vasos tradicionais de síntese química. "Noël continua explicando que, embora os canais sejam muito pequenos, tal "reator de fluxo" pode produzir resultados bastante relevantes, uma vez que opera do nascer ao pôr do sol de maneira contínua. "O que mais, " ele adiciona, "o uso de canais permite um acoplamento muito mais eficaz entre a luz e a química do que é possível com o uso de reatores de frasco tradicionais."

p Eficiência máxima

p O grupo de pesquisa Noël já havia demonstrado o conceito de reator de fluxo solar sintetizando uma gama de moléculas relevantes para a medicina, embora em escala de laboratório em um ambiente controlado. Agora, em seu artigo recente em ChemSusChem , eles descrevem como desenvolveram um viável, sistema de fotossíntese autônomo otimamente eficaz e empregado em testes de campo. Eles também fornecem uma visão geral de aspectos como o potencial do aplicativo e o desempenho econômico.

p O protótipo do reator de fluxo solar agora cobre uma área de cerca de 0,25 metros quadrados. Para torná-lo totalmente autônomo, os pesquisadores o equiparam com uma célula solar que fornece energia para auxiliares como bombas e o sistema de controle. Esta célula solar é colocada atrás do reator de fluxo em uma configuração empilhada que garante eficiência máxima por centímetro quadrado, de acordo com Noël. "Os comprimentos de onda mais energéticos são usados ​​no reator para conduzir o fotocatalisador. Os fótons restantes com comprimentos de onda de 600-1100 nm são convertidos em eletricidade para conduzir os auxiliares."

p Potencial de aplicação mundial

p O protótipo totalmente autônomo também emprega um sistema de controle responsivo que pode otimizar a conversão química em várias intensidades de luz. "Quando uma nuvem cobre o sol, a conversão química normalmente diminuiria muito rapidamente, "Noël diz." Nosso sistema é capaz de fazer os ajustes necessários em tempo real. Os testes de campo confirmaram que ele é capaz de produzir produtos químicos a uma taxa constante, mesmo em dias com uma mistura de sol e nublado. "Os testes foram realizados na Holanda. Para ter uma ideia das possibilidades de implantação global, as comparações foram feitas usando dados solares em locais na Noruega (North Cape), Espanha (Almeria) e Austrália (Townsville). Noël:"Mesmo no Cabo Norte, com relativamente pouca energia solar, estimamos números de produção satisfatórios. "

p Os pesquisadores também compararam o desempenho do sistema de protótipo com os números de produção da conhecida síntese fotoquímica de óxido de rosa. Este produto para a indústria de perfumes é produzido industrialmente por meios fotoquímicos porque é mais limpo e eficiente do que a síntese química tradicional. Os pesquisadores calcularam que uma área de superfície surpreendentemente pequena seria necessária para que seu sistema atendesse à demanda anual atual - apenas 150 m ² seria o suficiente. Noël:"Isso é apenas um telhado de fábrica cheio de nossas mini-plantas! O custo do sistema seria semelhante aos sistemas de fotossíntese comerciais atuais. Mas nós só precisamos de energia solar, então não há gastos de energia. Portanto, esta realmente poderia ser uma estratégia sustentável para o futuro produção de produtos químicos, como óxido de rosa ou produtos farmacêuticos. "

p Faça com que as paredes produzam produtos químicos

p Noël acredita que a pesquisa de seu grupo refuta qualquer ceticismo sobre o potencial da tecnologia química movida a energia solar:"Demonstramos que existem oportunidades para a produção química movida a energia solar, mesmo aqui na Holanda. Você não precisa ir para o Qatar!" O que mais, o sistema se presta a aplicações em locais inesperados. "Você poderia até cobrir a fachada de um edifício. Claro que a saída seria menor do que quando o sistema é colocado em um ângulo ideal em relação ao sol. Mas certamente é possível - e como seria legal ter as paredes produtos químicos!"